韓青 孟繁榮

摘要：針對于BFRP筋（玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合筋材）在堿性的環(huán)境之中的腐蝕機(jī)理和耐腐蝕性能進(jìn)行了以下一系列的試驗(yàn)來研究它的變化規(guī)律，在這其中的實(shí)驗(yàn)過程中需要的實(shí)驗(yàn)變量包含堿性環(huán)境的類型、樹脂基體的種類和腐蝕齡期等等，其中在堿性環(huán)境下就包含了堿性溶液的浸泡和潮濕混凝土包裹這兩種形式，而對于筋材的種類也是要有一定得要求的，其中包括了BV筋（乙烯基酯樹脂基體復(fù)合筋）和BE筋（環(huán)氧樹脂基體復(fù)合筋），其試驗(yàn)的最長齡期是120d。實(shí)驗(yàn)過程中為了加快腐蝕的速率，我們便采用了60℃的高溫來進(jìn)行浸泡。對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們還采用了SEM（掃描電子顯微鏡）來對于腐蝕前后鋼材的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察和分析，通過以上的一系列的實(shí)驗(yàn)，便得到了以下的結(jié)論：BE筋的腐蝕的前后強(qiáng)度和耐堿性能都高于BV筋，而在SEM的觀察下通過觀察沿筋材徑，BE筋有更為明顯的腐蝕層和未腐蝕層的的分界線，但對于BV筋而言，并未出現(xiàn)明顯的纖維松散層，而且還發(fā)現(xiàn)在其界面出現(xiàn)了大量的微裂縫和脫粘的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：堿性環(huán)境;粘接退化;混凝土;耐堿性

中圖分類號：TU377

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）06-0042-04

在近幾年中FRP筋[1]因其耐久性好、絕緣無磁和輕質(zhì)高強(qiáng)等等的優(yōu)點(diǎn)而被人們所歡迎，那么對于BFRP筋在混凝土堿性環(huán)境下的耐久性的研究便變得尤為的重要。我們就采用了環(huán)氧樹脂和乙烯基酯樹脂這兩種樹脂基體種類的BFRP筋[2]來進(jìn)行研究，將其浸泡在60℃的堿性溶液，掃描電子顯微鏡來觀察其內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的損傷機(jī)理的方式就比較的少了，在實(shí)驗(yàn)的過程中，我們通過使用掃描電子顯微鏡（SEM[3]）對不同的腐蝕齡期的BFRP筋斷面，所以使用溶液來對其進(jìn)行浸泡，并對BFRP筋的拉伸力學(xué)性能的退化現(xiàn)象進(jìn)行對比研究，由此來研究在兩種環(huán)境之下的BFRP筋的耐久性能的差異性的變化規(guī)律，從而來探索通過用堿溶液浸泡模擬混凝土環(huán)境的試驗(yàn)方式的有效性。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 BFRP筋

在實(shí)驗(yàn)過程中是用BE筋的肋紋間距和深度分別是ld和0.06d，其中的d為鋼材的直徑。對于BE筋的固化處理是將其放在200℃的烘箱之中，實(shí)驗(yàn)過后BE筋和BV筋如圖1所示。

1.2 未腐蝕的BFRP筋性能

規(guī)范是ACI 440.3R-04，其中就要求了要測驗(yàn)BFRP筋的拉伸力學(xué)性能，從表l中我們便可以得出BE筋的平均抗拉強(qiáng)度和彈性模量普遍性的高于BV筋，而從圖2中兩種筋材的破壞狀況可得出是BE筋是絲束狀炸開，但BV[4]筋是絮狀炸開，以上現(xiàn)象可以得出兩種樹脂基體和玄武巖纖維的交接處的界面的結(jié)合形式有一定的明顯的差異性。

2 BFRP筋堿溶液浸泡試驗(yàn)

在60℃的堿性溶液中浸泡BE筋和BV筋，使其在恒溫的條件下來促使兩種類型的筋材快速腐蝕，堿性溶液的配置規(guī)范是按照ACI440.3R-04，其具體的操作如下，IL的去離子水加入118.5g的Ca（OH）2，0.9g的NaOH和4.2g的KOH，從而測得其PH值為12.90，在我們實(shí)驗(yàn)的過程中要對溶液定期測試PH值，調(diào)整PH值使其穩(wěn)定，與此同時還要使其溫度保持在恒溫的條件下，腐蝕的齡期一般設(shè)置為15d、30d和45d，若一組的筋材（5根）達(dá)到了相應(yīng)的齡期，待到其干燥時對其進(jìn)行力學(xué)的性能測試。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由圖3可知BFRP筋在不同的腐蝕齡期的變化，顯而易見的可以得出腐蝕后的筋材的光澤度有所降低，且變得比較的粗糙，具體的變化過程如下：7d時，筋材凸起的地方變?yōu)榛疑?，且肋痕凹處由原來的黑色變成了黃棕色的纖維原絲，當(dāng)最后浸泡在15d的時候，其表面就變化更為的明顯了，凸起的地方變窄，纖維的絲狀也較為的明顯，沒有松散的的現(xiàn)象發(fā)生，還是緊密的連成一個整體，凸起的地方從始至終都是黑灰色的，沒有變成黃色，樹脂來連接成一個整體，兩種類型的復(fù)合筋在外觀的變化上可以得出粘接的耐堿性具有較為明顯的差異性。

3 BFRP筋潮濕混凝土環(huán)境試驗(yàn)

研究在兩種環(huán)境下水位退化的規(guī)律，探索其在兩種環(huán)境下的時間轉(zhuǎn)換關(guān)系。

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

此實(shí)驗(yàn)將BFRP筋包裹在混泥土的環(huán)境之下，如圖4所示。其中混泥土的圓柱的長和直徑分別為200mm和70mm，除此之外，BFRP筋要在混泥土圓柱體中心軸的位置，其保護(hù)層厚度為32mm，和普通的保護(hù)層的厚度相較不遠(yuǎn)，在澆筑混泥土之前要在其兩端的錨固段的地方用無縫的鋼管在其內(nèi)注入環(huán)氧樹脂來進(jìn)行錨固，從而保護(hù)錨固段的筋材，并涂上防水層來隔絕腐蝕，但混凝土圓柱的側(cè)外面就可以不用，實(shí)驗(yàn)過后的試件放在60℃的自來水，待到腐蝕齡期之后，將試件的混凝土除去，進(jìn)行相應(yīng)的拉伸力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，與此同時，將其又放在相同的溫度之下的堿性溶液下來對比，就此來比較在兩種環(huán)境之下的BFRP筋性能的退化的不同。對于混泥土而言，其的等級為C30，平均粒徑為1cm的石子，其中它的牌號為P.Ⅱ.42·5。且成分的配比為石子：砂：水：水泥=1158：623：200：416n

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

具體如表2和圖5所示。

在腐蝕后的30d后，由表可知A組和B組BFRP筋的強(qiáng)度下降分別是45.1%和49.1%，由此可以得出，其實(shí)A和B在開始之前它們的下降強(qiáng)度是差不多的，當(dāng)筋材腐蝕到60d的時候，A和B的強(qiáng)度都下降到了49.0%和59.7%，而最后到達(dá)到90d的時候，A和B組的筋強(qiáng)度分別達(dá)到了50.8%和66.5%，就此我們便知道了在兩種環(huán)境之下隨著腐蝕時間的增加，其強(qiáng)度下降的比列也會隨之增大，且B組下降的更為的厲害，這主要的原因是A組是被包裹在混凝土之中，從而降低了其表面的纖維松散性，減少了和空氣的接觸，導(dǎo)致了其內(nèi)層的腐蝕變得尤為的困難，但由于B組的處理方式和A組有本質(zhì)上的不同，B組是被直接浸泡在堿性溶液之中，那么這便會使得其表面的的樹脂粘接層失去，在和溶液的作用之下，更容易使得腐蝕介質(zhì)從BFRP筋的松散處進(jìn)入，并對其內(nèi)層進(jìn)行腐蝕，像這種現(xiàn)象在腐蝕的后期就表現(xiàn)的尤為的突出。

4 結(jié)語

通過研究2種不同的樹脂基體來探索BFRP筋的耐腐蝕性性能，除此之外，將同種筋材放置在兩種不同的堿性環(huán)境之下，由此得出了如下結(jié)論：

在600C的的堿性溶液下，兩種類型的筋材強(qiáng)度都有所下降，且BV筋相對于BE筋下降的要大的多，由此可以得出，環(huán)氧樹脂基體[5]的耐堿性能要比乙烯基酯樹脂基體[6]復(fù)合筋搶的多，即使兩者的強(qiáng)度都有所下降，他們的彈性模量[7]一般都是在5%的范圍以內(nèi)浮動，從此便得出了在筋材的內(nèi)部未被腐蝕的部分依然保留著原先的力學(xué)性能。在實(shí)驗(yàn)的過程中，在觀察兩種BFRP筋斷面時可知，BV筋比BE筋的同期強(qiáng)度保留率要高，即使BV筋沒有纖維松散和腐蝕區(qū)分界，然而在截面處有明顯的纖維和樹脂交接處的粘性性能[8]的退化，從而使得其筋材的強(qiáng)的有明顯的下降。

參考文獻(xiàn)

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